기록 샘플링 속도로 44.1 kHz를 선택하는 이유는 무엇입니까?

사람들의 귀는 주파수가 20Hz에서 20kHz 범위 인 소리를들을 수 있습니다. 나이키 스트 정리에 따라 기록 속도는 40kHz 이상이어야합니다. 44.1 kHz를 선택하는 이유입니까?

다른 관례와 마찬가지로 44.1 kHz의 선택은 일종의 역사적 사고라는 것은 사실입니다. 몇 가지 다른 역사적 이유가 있습니다.

물론 대역폭이 20kHz 인 고품질 오디오를 원하면 샘플링 속도가 40kHz를 초과해야합니다.

48.0 kHz로 만드는 것에 대한 논의가 있었지만 (북미 TV에서 초당 24 프레임 및 확장 가능한 30 프레임 / 초와 잘 맞았습니다) 물리적 크기가 120mm 인 경우 데이터 크기에 제한이있었습니다. CD는 오류 감지 및 수정 체계 가 필요하고 데이터의 일부 중복성 이 필요한 경우 CD가 저장할 수있는 논리 데이터의 양 (약 700MB)이 실제 데이터 양의 약 절반입니다. 48 kHz에서의 속도로,이 모든 것을 감안할 때, 우리는 베토벤의 9을 모두 보유하지 수 있지만, 그것이라고 들었다 수 약간 느린 속도로 하나 개의 디스크에 전체 9를 누르고 있습니다. 따라서 48kHz가 출력됩니다.

그래도 왜 44.0 또는 45.0 kHz가 아닌 44.1 또는 멋진 숫자입니까?

당시 1970 년대 후반에 소니 F1 이라는 제품이 있었는데,이 제품은 디지털 오디오를 쉽게 사용할 수있는 비디오 테이프 (VHS가 아닌 Vetamax)에 기록하도록 설계되었습니다. 44.1 kHz (또는보다 정확하게는 44.056 kHz)였습니다. 따라서 리샘플링 및 보간없이 레코딩을 F1에서 CD로 또는 다른 방향으로 쉽게 전송할 수 있습니다.

NTSC TV의 가로 스캔 속도는 15.750 kHz이고 44.1 kHz는 정확히 2.8 배입니다. 확실하지는 않지만 수평 라인 당 3 개의 스테레오 샘플 페어를 가질 수 있으며 일반적으로 15 개의 샘플이있는 5 개의 라인마다 14 개의 샘플과 1 개의 추가 샘플이있을 수 있습니다 F1의 패리티 검사 또는 중복. 5 개의 라인에 대한 14 개의 샘플은 수평 라인 당 2.8 개의 샘플과 동일하고 초당 15,750 개의 라인으로 초당 44,100 개의 샘플이 나온다.

이제 컬러 TV가 도입되었으므로 가로 선 속도를 초당 15734 회선으로 약간 낮추어야했습니다. 이러한 조정으로 Sony F1에서 초당 44,056 개의 샘플이 생성됩니다.

예를 들어 http://www1.cs.columbia.edu/~hgs/audio/44.1.html 을 보십시오 . 앤티 앨리어싱 필터 때문에 40kHz 이상의 샘플링 속도를 사용해야합니다. 필터의 응답 기울기로 인한 신호 왜곡을 방지하기 위해 주파수를 예약해야합니다. 44.1 kHz의 실제 값은 1979 년에 오디오 녹음 표준을 논의 할 때 Sony 회사에서 제안한 것입니다. 그들은이 속도를 그 순간에 널리 사용했습니다.

일반적으로 역사적인 이유입니다.

디지털 형식으로 전환 할 때 오디오는 의사 비디오 파형으로 저장되어 검은 색 또는 흰색으로 표시 될 수 있습니다 (바이너리 형식을 나타냄).

텔레비전 표준에 의해 사용되는 필드 레이트 및 구조는 60Hz 비디오에 대해 다음과 같습니다 : 필드 당 245 라인 (처음 35 개의 공백 라인 제외). 라인 당 3 개의 샘플로 60 x 245 x 3 = 44100 = 44.1 KHz.

이 호환성은 장비 호환성 문제로 인해 나중에 CD 형식으로 사용되었습니다 (CD 복제에 사용되는 CD 마스터를 만드는 데 사용 된 최초의 장비는 비디오 기반이었습니다).

출처 : 소리 재생산의 예술, p. 228

일반적인 정적 정현파보다는 "동적"시간 분해능 관점에서 보면 인간의 청취 한계는 20kHz보다 훨씬 높을 수 있습니다. 재구성 필터링을위한 20kHz ~ 22kHz 사이의 마진에 대한 흥미로운 설명도 있습니다. 실제로 Peter Craven의 hi-fi 재생을 위해 최소 96kHz를 요구하는 시간 영역 최적화 필터링에 대한 흥미로운 작업이있었습니다.

파웰

https://ko.wikipedia.org/wiki/44,100_Hz#Why_44.1_kHz.3F 나이 퀴 스트-샤논 샘플링 이론에 따르면 샘플링 주파수는 재생하고자하는 최대 주파수의 두 배보다 커야합니다. 사람의 청각 범위는 대략 20Hz ~ 20,000Hz이므로 샘플링 속도는 40kHz보다 커야했습니다.

또한 앨리어싱을 피하기 위해 샘플링 전에 신호를 저역 통과 필터링해야합니다. 이상적인 저역 통과 필터는 20kHz 이하의 주파수를 완벽하게 통과시키고 (감쇠하지 않고) 20kHz 이상의 주파수를 완벽하게 차단하지만 이론적으로는 불가능한 (비인과적임) 이상적인 필터는 실제로 천이 대역이 필요합니다. 주파수가 부분적으로 감쇠되는 곳. 이 전이 대역이 넓을수록 앤티 앨리어싱 필터를 만드는 것이 더 쉽고 경제적입니다. 44.1 kHz 샘플링 주파수는 2.05 kHz 전이 대역을 허용합니다.

또한 44,100은 처음 네 개의 소수 (2 ^ 2 * 3 ^ 2 * 5 ^ 2 * 7 ^ 2)의 제곱의 곱이므로 많은 유용한 작은 요소가 있습니다.

설명을 보려면 [ http://batmobile.blogs.ilrt.org/audio-analysis-on-an-iphone 을 참조하십시오. 나이 퀴 스트 샘플링 정리 (Nyquist sampling theorem)라는 이론에 따르면 상당한 품질 손실없이 XHz 신호를 샘플링하려면 주파수의 2 배에서 샘플링해야합니다. 사람의 청각 한계는 약 20kHz이므로 약 40Khz의 샘플 속도가 필요합니다. 이것이 44Khz로 CD가 샘플링되는 이유입니다. 즉, CD에 기록되는 1 초마다 기록에 포함 된 가능한 최고 주파수의 44,000 측정 값이 포함됩니다.